CN101130993A - 防渗墙墙体浆材与造墙工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防渗墙墙体浆材与造墙工艺，墙体浆材包括护壁用泥浆和固化用原始灰浆；护壁用泥浆为膨润土或粘土、纯碱、选择性絮凝剂、降失水剂以及水；固化用原始灰浆为硅酸盐水泥、砂子、粉煤灰、水玻璃、阻聚型减水剂、交联剂以及水。防渗墙造墙工艺为：在防渗墙的单元槽段开挖过程中，向槽内注入护壁用泥浆；在单元槽段的成槽施工末期逐步往槽内泥浆中掺加固化用原始灰浆，在成槽机挖土作业时实现槽内既有泥浆和固化用原始灰浆的初次混合；在槽段造孔完毕后再加入部分水玻璃，经搅拌后实现槽内所有浆液的最终均匀混合，在凝结固化时间内形成防渗墙的墙体。本发明的防渗墙墙体具有优良的防渗性能、凝结时间可控性强、成本低且无污染。

Description

防渗墙墙体浆材与造墙工艺
技术领域
本发明属于地下防渗工程领域，具体涉及一种防渗墙墙体浆材与造墙工艺。
背景技术
20世纪60～80年代，我国防渗墙墙体材料主要采用普通混凝土(或钢筋混凝土)、粘土混凝土和粉煤灰混凝土等刚性材料，这些混凝土材料抗压强度高(5～35MPa)，弹性模量大(15000～32000MPa)，适合于作防渗、挡土和承重等共同作用的地下墙体。若仅用于防渗作用，采用刚性材料作为墙体其工程造价过高(600～1200元/m2)，且刚性混凝土在地基土水平力作用下，易发生局部开裂现象，致使抗渗能力反而降低。
到了20世纪80年代，我国防渗墙墙体材料有了重大创新。塑性混凝土、自凝灰浆等柔性墙体材料不断问世。这类柔性的墙体材料因含有粘土、粉煤灰、水玻璃以及其它外加剂，浆材固结后呈现很大的塑性，其抗压强度较低(0.1～5MPa)、弹性模量小于2000MPa，即墙体强度指标与防渗墙周围地基土比较接近，墙体受力后与地基土的协调变形能力强，不易出现开裂。加之抗渗性能好(单位吸水率ω≤10-6m/s)、工程造价较低(120～400元/m2)，与刚性墙体材料相比，单纯用作防渗的墙体，柔性墙体材料有很大的发展潜力。
塑性混凝土防渗墙其成墙工艺是：在槽段开挖过程中，向槽内注入护壁用泥浆(也称之为稳定液)；在成槽作业结束时，通过泵入法将塑性混凝土拌合物送入槽内，并将槽内的既有泥浆置换掉。塑性混凝土防渗墙不仅工艺复杂，也不能利用槽内既有的泥浆，浆材配制成本高，泥浆浪费严重，且槽段连接质量较差。
自凝灰浆防渗墙，是用水泥、膨润土、缓凝剂和水配制而成的一种浆液，在地下连续墙开挖过程中，它起护壁泥浆的作用，槽孔开挖完成后，浆液自行凝结成低强度的柔性墙体。由于防渗墙槽段开挖时间的不确定性，往往在单元槽段未开挖完，槽内的灰浆已发生凝结固化。因此，自凝灰浆防渗墙不便于现场施工，且墙体材料的抗渗性较差。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种低成本、无污染、抗渗性能好的防渗墙墙体浆材。
本发明的另一目的是提供一种工艺简单的防渗墙造墙工艺。
实现本发明第一目的的技术方案是：一种防渗墙墙体浆材，包括护壁用泥浆和固化用原始灰浆；其中护壁用泥浆具有下述重量份的组分：膨润土或粘土30～150份、纯碱1～12份、选择性絮凝剂0.1～1.5份、降失水剂0.5～8.0份、水860～980份；固化用原始灰浆具有下述重量份的组分：硅酸盐水泥180～400份、砂子100～500份、粉煤灰25～120份、水玻璃16～80份、阻聚型减水剂0.2～2.0份、交联剂0.1～1.0份、水80～240份。其中的水玻璃组分分两次加入：制备灰浆时加入40％～60％，剩余的60％～40％在槽段造孔完毕后加入。
所述护壁用泥浆和固化用原始灰浆单位配方的混合体积比为0.5∶1～0.9∶1。
所述护壁用泥浆中的选择性絮凝剂为分子量大于150万、水解度在30％左右的水解聚丙烯酰胺；降失水剂为钠羧甲基纤维素或者水解聚丙烯腈。所述固化用原始灰浆中的阻聚型减水剂为萘磺酸盐类缩聚物或者铁络木质素磺酸盐；交联剂为无机铝盐，优选硫酸铝。
实现本发明另一目的的技术方案是：一种造墙工艺，其特征在于具有以下步骤：
①在防渗墙的单元槽段开挖过程中，向槽内注入护壁用泥浆；
②在单元槽段的成槽施工末期，逐步往槽内泥浆中掺加固化用原始灰浆，在成槽机挖土作业时实现槽内既有泥浆和固化用原始灰浆的初次混合；所述护壁用泥浆具有下述重量份的组分：膨润土或粘土30～150份、纯碱1～12份、选择性絮凝剂0.1～1.5份、降失水剂0.5～8.0份、水860～980份；所述固化用原始灰浆具有下述重量份的组分：硅酸盐水泥180～400份、砂子100～500份、粉煤灰25～120份、水玻璃8～40份、阻聚型减水剂0.2～2.0份、交联剂0.1～1.0份、水80～240份；
③在槽段造孔完毕后，再加入水玻璃8～40份，经机械搅拌或者压缩空气搅拌后实现槽内所有浆液的最终均匀混合，在凝结固化时间内形成防渗墙的墙体。所述凝结固化时间≤24h。
本发明的积极效果是：(1)本发明的这种基于护壁用泥浆的柔性防渗墙墙体新材料与目前已有的同类材料(塑性混凝土)相比，其成槽作业的废泥浆无需排放、就地处理造墙，具有优良的防渗性能、凝结时间可控性强、抗压强度及弹性模量适宜、有较好抗侵蚀性能和与地基的协调变形能力、后期强度稳定、成本低且无污染，灰浆固化制搅造墙工艺便于现场操作，适用范围广泛。(2)本发明的固化用原始灰浆中采用无机铝盐特别是硫酸铝作为交联剂，由于它能对泥浆中的聚丙烯酰胺和水解聚丙烯腈起到交联凝结作用，保证了墙体的柔韧性。(3)本发明的造墙工艺在泥浆和灰浆初次混合时只加入一部分水玻璃，这样可以避免浆液过早凝结，等到槽段造孔完毕后，再加入剩余的水玻璃，并在凝结固化时间内形成墙体。(4)本发明中的防渗墙成槽所用泥浆，其性能指标是：密度≤1.28g/cm3、漏斗粘度20～50s、动失水量≤28ml/30min、动切力1.5～4.5Pa、动塑比0.48左右，具有良好剪切稀释性和固壁作用。(5)本发明形成的防渗墙墙体的性能指标是：密度1.3～1.7g/cm3，凝结墙体28d抗压强度0.3～1.5MPa、弹性模量50～800MPa、抗剪强度0.10～0.45MPa、单位吸水率ω≤10-6cm/s(相当于渗透系数为n×10-6～n×10-8cm/s)；新拌混合浆液失去流动性时间≥4h，凝结固化时间≤24h。
具体实施方式
(实施例1)
护壁用不分散低固相优质膨润土泥浆的组分及含量为(单位kg/m3)：膨润土70、纯碱2.5、水解聚丙烯酰胺0.16、水解聚丙烯腈1.5、水940。
固化用原始灰浆的组分及含量为(按制作1m3防渗墙体积计算，单位kg/m3)：425号普通硅酸盐水泥240、砂子120、粉煤灰35、水玻璃20、萘磺酸盐类缩聚物1.2、硫酸铝0.3、水108。
使用0.6m3的护壁用泥浆和1m3的固化用原始灰浆(单位配方)混合可制作出1m3的防渗墙。具体制作步骤为：在防渗墙的单元槽段开挖过程中，向槽内注入护壁用泥浆；在单元槽段的成槽施工末期，逐步往槽内泥浆中掺加固化用原始灰浆，在成槽机挖土作业时实现固化用原始灰浆与槽内的护壁用泥浆的初次混合；护壁用泥浆的组分及含量为：膨润土70kg、纯碱2.5kg、水解聚丙烯酰胺0.16kg、水解聚丙烯腈1.5kg、水940kg。固化用原始灰浆的组分及含量为：425号普通硅酸盐水泥240kg、砂子120kg、粉煤灰35kg、水玻璃8kg、萘磺酸盐类缩聚物1.2kg、硫酸铝0.3kg、水108kg。
在槽段造孔完毕后，向槽内加入剩余的12kg水玻璃，通过泵吸反循环加压缩空气搅拌机实现槽内所有浆液的最终均匀混合，在24小时内凝结固化形成防渗墙墙体。
本实施例的混合液的可泵期为60min，初凝时间为8小时50分钟，终凝固化时间为21小时15分钟，凝结墙体7d抗压强度为0.158MPa，14d抗压强度为0.30MPa，28d抗压强度为0.39MPa，28d的渗透系数为4.6×10-7cm/s。
(实施例2)
护壁用泥浆与固化用原始灰浆的组分及用量见表1，造墙工艺与实施例1基本相同，不同之处在于第一次混合时含水玻璃10kg，剩余的10kg水玻璃在第二次时加入。混合液参数见表2。
(实施例3)
护壁用泥浆与固化用原始灰浆的组分及用量见表1，造墙工艺与实施例1基本相同，不同之处在于第一次混合时含水玻璃10kg，剩余的15kg水玻璃在第二次时加入。混合液参数见表2。
本发明的固化灰浆防渗墙成墙厚度一般为15～150cm，其底部应嵌入基岩或不透水层中0.5～1.0m，成墙深度最深可达60m。
表1
实施例1 实施例2 实施例3
护壁用泥浆(kg/m3) 膨润土70 造浆粘土110 膨润土50
纯碱2.5 纯碱5.5 纯碱2.0
水解聚丙烯酰胺0.16 水解聚丙烯酰胺0.18 水解聚丙烯酰胺0.15
水解聚丙烯腈1.5 钠羧甲基纤维素2.2 水解聚丙烯腈2.8
水940 水900 水952
固化用原始灰浆单位配方(kg/m3) 425号普通硅酸盐水泥240 425号普通硅酸盐水泥300 425号复合硅酸盐水泥280
砂子120 砂子150 砂子140
粉煤灰35 粉煤灰38 粉煤灰40
水玻璃20 水玻璃20 玻璃25
萘磺酸盐类缩聚物1.2 铁络木质素磺酸盐0.7 萘磺酸盐类缩聚物1.0
硫酸铝0.3 硫酸铝0.3 硫酸铝0.4
水108 水150 水145
护壁用泥浆与固化用原始灰浆单位配方的混合体积比 0.6∶1 0.65∶1 0.67∶1
表2
  实施例1   实施例2   实施例3
   可泵期(min)  60  70  65
   初凝时间  8小时50分钟  9小时30分钟  9小时20分钟
   凝结固化时间  21小时15分钟  21小时45分钟  21小时10分钟
   7d抗压强度(MPa)  0.158  0.428  0.412
   14d抗压强度(MPa)  0.30  0.579  0.475
   28d抗压强度(MPa)  0.39  0.695  0.585
   28d的渗透系数(cm/s)  4.6×10-7  5.7×10-7  5.3×10-7

Claims (7)

1.一种防渗墙墙体浆材，其特征在于：它包括护壁用泥浆和固化用原始灰浆；
其中护壁用泥浆具有下述重量份的组分：膨润土或粘土30～150份、纯碱1～12份、选择性絮凝剂0.1～1.5份、降失水剂0.5～8.0份、水860～980份；
固化用原始灰浆具有下述重量份的组分：硅酸盐水泥180～400份、砂子100～500份、粉煤灰25～120份、水玻璃16～80份、阻聚型减水剂0.2～2.0份、交联剂0.1～1.0份、水80～240份。
2.根据权利要求1所述的防渗墙墙体浆材，其特征在于：所述护壁用泥浆和固化用原始灰浆单位配方的混合体积比为0.5∶1～0.9∶1。
3.根据权利要求1所述的防渗墙墙体浆材，其特征在于：所述护壁用泥浆中的选择性絮凝剂为水解聚丙烯酰胺；降失水剂为钠羧甲基纤维素或者水解聚丙烯腈。
4.根据权利要求1所述的防渗墙墙体浆材，其特征在于：所述固化用原始灰浆中的阻聚型减水剂为萘磺酸盐类缩聚物或者铁络木质素磺酸盐；交联剂为无机铝盐。
5.根据权利要求4所述的防渗墙墙体浆材，其特征在于：所述无机铝盐为硫酸铝。
6.一种防渗墙造墙工艺，其特征在于具有以下步骤：
①在防渗墙的单元槽段开挖过程中，向槽内注入护壁用泥浆；
②在单元槽段的成槽施工末期，逐步往槽内泥浆中掺加固化用原始灰浆，在成槽机挖土作业时实现槽内既有泥浆和固化用原始灰浆的初次混合；所述护壁用泥浆具有下述重量份的组分：膨润土或粘土30～150份、纯碱1～12份、选择性絮凝剂0.1～1.5份、降失水剂0.5～8.0份、水860～980份；所述固化用原始灰浆具有下述重量份的组分：硅酸盐水泥180～400份、砂子100～500份、粉煤灰25～120份、水玻璃8～40份、阻聚型减水剂0.2～2.0份、交联剂0.1～1.0份、水80～240份；
③在槽段造孔完毕后，再加入水玻璃8～40份，经机械搅拌或者压缩空气搅拌后实现槽内所有浆液的最终均匀混合，在凝结固化时间内形成防渗墙的墙体。
7.根据权利要求6所述的造墙工艺，其特征在于：步骤③中所述凝结固化时间≤24h。
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